一种碎片清理装置的制作方法

本实用新型属于碎片清理技术领域，具体涉及一种碎片清理装置。

背景技术：

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是指用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。PVD设备是实现该过程的一种普遍应用的生产设备，目前为了提高设备的产能，一般采用PVD设备+载板搭载多个基片的模式，在载板上设有多个凹槽分别对应放置多个基片，然后再用多个压片分别对应压紧多个基片。PVD设备由多个腔室组成，多个基片放置在载板上每经过一个腔室镀一层膜。

一般PVD设备包括卧式PVD设备和立式PVD设备。其中，在卧式PVD设备中，载板和基片水平经过腔室，由上向下(或由下向上)镀膜；而在立式PVD设备中，载板和基片竖直经过腔室，由一侧进行镀膜。相对于卧式PVD设备占地面积大、工艺过程中颗粒难以控制等问题，立式PVD设备可以有效避免卧式PVD设备的上述问题，同时立式PVD设备还具有降低成本、膜层质量好等优点。因此，越来越多的工厂生产、应用立式PVD设备。

但是，立式PVD设备在生产过程中会不可避免的发生因基片的传动及溅射造成的基片碎裂等问题，而在发生碎片时，如不及时清理载板上的碎片，可能会导致载板此处位置无法装片、装片后又碎裂等问题，进而造成设备的产能降低，也导致生产过程中材料的浪费，造成经济的损失。同时碎片残渣还可能会对镀膜基片造成颗粒污染，甚至可能会影响到已镀膜的膜层的质量。而目前对生产过程中的碎片问题尚未有有效地处理方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种碎片清理装置，解决了现有技术中无法有效清理在生产过程中出现的碎片残渣的问题。

(二)技术方案及效果

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种碎片清理装置，包括本体、基片承载机构、驱动机构和碎片清理机构；基片承载机构放置在本体内，用于驱动碎片清理机构移动的驱动机构设在本体上；驱动机构和碎片清理机构配合清理基片承载机构中任意位置的碎片。

整个装置通过驱动机构和碎片清理机构的相互配合，就能够彻底清洁碎片残渣。通过驱动装置驱动碎片清理机构移动，实现了快速清理基片承载机构上碎片残渣的目的。同时整个装置结构简单，操作简便，将基片的碎渣清理干净后能够保证设备生产的继续正常进行，避免了碎片的残留导致的无法装片、装片后又破碎以及碎片残渣对基片的污染问题，进而提高了设备的产能，保证了镀膜的质量，同时减少了生产过程中材料的浪费造成的经济损失。

可选地，碎片清理机构包括：用于清理基片承载机构上的碎片的吸尘器；以及用于将碎片上的压片取出的机械手。

这样，通过机械手和吸尘器的相互配合并在基片承载机构的上方交替运动工作，实现了快速清理基片承载机构上碎片残渣的目的，同时结构简单，操作简便。

可选地，驱动机构包括第一横向导轨、第二横向导轨和纵向导轨；第一横向导轨和第二横向导轨在同一水平面内平行且对称固定在本体上表面的两侧，其上分别设有可沿导轨往复滑动的第一横向滑块和第二横向滑块；纵向导轨的两端分别与第一横向滑块和第二横向滑块固定连接，在纵向导轨上设有可沿轨道往复滑动的第一纵向滑块和第二纵向滑块；机械手固定在第一纵向滑块的下方，吸尘器固定在第二纵向滑块的下方。

采用滑块在轨道上的往复滑动以实现机械手和吸尘器的滑动，结构简单，降低成本，适合大规模应用。

可选地，第一横向滑块和第二横向滑块上分别固定连接有第一横向电机和第二横向电机，第一纵向滑块和第二纵向滑块上分别固定连接有第一纵向电机和第二纵向电机。

采用电机对滑块进行驱动，对滑块滑动的位置控制更加准确，提高清理的质量。

可选地，上述的碎片清理装置还包括传送装置，用于将基片承载机构传送到本体之中。

可选地，位于本体中的基片承载机构的下方设有碎片托盘，用于收集掉落的碎片，以防止碎片的掉落对周围环境的污染。

可选地，为了对基片承载机构实现翻转功能，以使碎片残渣清理更加彻底，上述的碎片清理装置还包括用于协助碎片清理机构清理碎片的碎片翻转机构，碎片翻转机构与基片承载机构可拆卸地连接。

可选地，碎片翻转机构包括翻转电机以及与翻转电机的旋转输出轴固定连接的翻转轴，翻转轴与基片承载机构可拆卸地固定连接。

采用电机驱动翻转，简单方便，提高清理效率。

可选地，为了当基片承载机构下方的空间不够基片承载机构翻转时，便于调整基片承载机构的高度，碎片翻转机构还包括至少一个升降气缸；升降气缸设在翻转轴的下方，用于驱动翻转轴的升降。

可选地，为了使升降气缸对翻转轴进行升降时更加平稳，碎片翻转机构还包括两个连接板；翻转轴的两端分别可转动地固定在两个连接板上；升降气缸的数量为两个，两个升降气缸的升降杆分别与两个连接板的底部固定连接，用于共同驱动翻转轴的升降。

附图说明

图1为如下实施例提供的碎片清理装置的结构示意图；

图2为图1中示出的碎片清理装置的侧视图；

图3为如下实施例提供的碎片清理装置的操作流程图。

【附图标记说明】

1：第一横向导轨；2：第一横向电机；3：纵向导轨；4：第一纵向电机；5：第二纵向电机；6：机械手；7：吸尘器；8：第二横向电机；9：基片承载机构；10：第二横向导轨；11：压片；12：翻转轴：13：翻转电机；14：碎片托盘；15：第二升降气缸；16：第一纵向滑块；17：第二纵向滑块；18：第二横向滑块；19：第一横向滑块；20：连接板；21：本体。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参照图1和图2，本实施例提供一种碎片清理装置，包括本体21、基片承载机构9、驱动机构和碎片清理机构，基片承载机构9放置在本体21内，用于驱动碎片清理机构移动的驱动机构设在本体21上，驱动机构和碎片清理机构配合清理基片承载机构9中任意位置的碎片。

其中，这里的基片承载机构9可以为载板，也可以为其他任一可以承载基片的结构。这里的本体21可以为图1中示处的由梁和柱相互固定连接构成的立方体框架结构，当然也可以是其他任一结构，上述图1仅为举例说明，并不对其进行限定。需要说明的是，本实施例中的碎片清理装置既可以用于清理PVD设备中存在的碎片，当然也可以用于清理其他任一需要清理碎片的设备，根据实际需要而定。

由此，本实施例中通过驱动机构和碎片清理机构的相互配合，就能够彻底清洁碎片残渣。通过驱动装置驱动碎片清理机构移动，实现了快速清理基片承载机构9上碎片残渣的目的。同时整个装置结构简单，操作简便，将基片的碎渣清理干净后能够保证设备生产的继续正常进行，避免了碎片的残留导致的无法装片、装片后又破碎以及碎片残渣对基片的污染问题，进而提高了设备的产能，保证了镀膜的质量，同时减少了生产过程中材料的浪费造成的经济损失。

在本申请的具体实施方式中，上述的碎片清理机构包括吸尘器7和机械手6，吸尘器7用于清理基片承载机构9上的碎片，机械手6用于将碎片上的压片11取出。

这样，通过机械手6和吸尘器7的相互配合并在基片承载机构9的上方交替运动工作，实现了快速清理基片承载机构9上碎片残渣的目的，同时结构简单，操作简便。

在可能的实现方式中，上述的驱动机构包括第一横向导轨1、第二横向导轨10和纵向导轨3。

其中，第一横向导轨1和第二横向导轨10在同一水平面内平行且对称固定在本体21上表面的两侧，第一横向导轨1和第二横向导轨10上分别设有可沿导轨往复滑动的第一横向滑块19和第二横向滑块18。纵向导轨3的两端分别与第一横向滑块19和第二横向滑块18固定连接(例如焊接)，在纵向导轨3上设有可沿轨道往复滑动的第一纵向滑块16和第二纵向滑块17。机械手6固定在第一纵向滑块16的下方(例如通过螺栓固定)。吸尘器7固定在第二纵向滑块17的下方(例如通过螺栓固定)。

采用滑块在轨道上的往复滑动以实现机械手6和吸尘器7的交替运动工作，结构简单，降低成本，适合大规模应用。当然，驱动机构也可以根据需要选择其他任何能够驱动碎片清理装置移动的实现方式，本实施例仅为举例说明，并不对其进行限定。

进一步地，第一横向滑块19和第二横向滑块18上分别固定连接有第一横向电机2和第二横向电机8，分别用于驱动第一横向滑块19和第二横向滑块18沿第一横向导轨1和第二横向导轨10往复滑动。第一纵向滑块16和第二纵向滑块17上分别固定连接有第一纵向电机4和第二纵向电机5，分别用于驱动第一纵向滑块16和第二纵向滑块17沿纵向导轨3往复滑动。

采用电机对滑块进行驱动，对滑块的滑动位置控制更加准确，提高清理的质量。当然，也可以采用其他驱动方式进行驱动滑块的滑动，本实施例仅为举例说明，并不对其进行限定。

在具体实现过程中，该碎片清理装置还包括传送装置，用于将基片承载机构9传送到本体21之中。

具体地，上述的传送装置也可以设计成任何形式，只要能够将基片承载机构9传送到纵向导轨3的下方均可，根据实际设计需要进行选择。例如：传送装置可以采用传送带，且具有两个平行间隔布置的传送臂。这样，通过传送带将基片承载机构9传送到纵向导轨3的下方后，传送带停止工作，此时基片承载机构9上较大的基片碎片可以部分掉落到下方，由于两个传送臂之间是镂空的，因此不会影响碎片的正常掉落。再例如：传送装置还可以采用机械手，通过机械手的抓取以实现基片承载机构9的传送，操作简便，效率高，此时机械手可以设置在本体21的内部任一位置，也可以设在本体21的外部任一位置，便于实现基片承载机构9的传送的位置均可。

在实际应用中，在本体21的底部还设有碎片托盘14，用于收集掉落的碎片，以防止碎片的掉落对周围环境的污染。当碎片托盘14上的碎片残渣积累到一定程度时，将碎片托盘14由本体21的底部取出并进行清理，然后再重新放入即可。

为了更好地理解上述实施例的方案，以碎片清理机构为上述的机械手6和吸尘器7，驱动机构为上述的第一横向导轨1、第二横向导轨10和纵向导轨3，用于清理PVD设备中存在的碎片为例，参照图3，整个碎片清理装置的操作流程具体如下：

S1、在卸片装置中检测基片承载机构9上是否存在碎片，并将检测的碎片进行标记，并识别其位置，将识别的位置作为碎片位置，传送装置将基片承载机构9由本体21的一侧以水平状态传送到碎片清理装置，控制装置根据识别的碎片标识控制机械手6和吸尘器7进行清理工作。

具体地，在使用过程中，该碎片清理装置(即本工位)设在卸片装置(即前道工位)和装片装置(即下一工位)之间。经过PVD设备的镀膜装置对基片进行镀膜后，传送装置先将基片承载机构9水平传送到卸片装置中，卸片装置将该基片承载机构9上完成镀膜后完整的基片以及较大碎片的基片全部取下，同时对检测的碎片进行标记。进行卸片和碎片的标记后，整个基片承载机构9再被传输到碎片清理装置中。

其中，此标记过程可以通过现有技术中的控制程序实现，以实现自动化控制，提高生产效率。例如按照如下标记过程实现：

以一个基片承载机构9上共设有80个基片位为例，控制装置针对这80个基片位分别预设有一个标识(例如可以为二进制码、十进制码等等)并存储在控制装置中，且每个标识均包括非碎片标识和碎片标识，且最初每个基片位对应各自的非碎片标识。在前道工位中进行卸片时，若传感器检测到某处位置存在碎片时，控制装置将改变该处基片位的标识，将非碎片标识变成碎片标识，即完成了碎片位置的碎片检测过程。而将基片承载机构9传送到碎片清理装置中时，控制装置对该基片承载机构9上各基片位对应的标识进行识别，当识别有碎片标识时，则控制装置开始控制机械手6和吸尘器7移动到碎片标识的碎片位置进行清理工作。

在具体使用过程中，传送装置一般采用上述的传送带传送基片承载机构9，可以在该碎片清理装置内单独设置一个传送带，并与前道工位和下一工位中传送基片承载机构9的传送带放置在同一传送线上，以方便前道工位传送来的基片承载机构9能够顺利进入该碎片清理装置中。将碎片清理装置中的传送带与其他工位的传送带分段设置，更便于控制和传送。当然，也可以将前道工位和下一工位的传送带与该碎片清理装置中的传送带设计成一体的形式，具体根据实际需要选择。

在可能的实现方式中，上述的基片承载机构9一般是由四块子载板镶嵌到同一个板上形成，每块子载板上一般设有20个基片位，即一般基片承载机构9是由四块子载板组装形成，因此在将基片承载机构9传送到本工位之前，还可以先将基片承载机构9中的四块子载板拆分成单个的子载板，然后再将单个的子载板传送到本工位，进而对一个子载板上的碎片进行清理工作。这样，能够缩小整个碎片清理装置的体积，进而减小占地面积。

其中，若在进行卸片时，每个基片均是完整未破碎的，即基片承载机构9上未检测到碎片标识时，则基片承载机构9进入到碎片清理装置中后，并不进行清理工作，一定时间后直接被传送到装片装置中，对基片承载机构9上再进行放置未镀膜基片。而若基片承载机构9上检测到碎片标识时，则基片承载机构9进入到碎片清理装置中后，则开始进行各碎片位置的清理工作(即进入如下的步骤S2)，全部清理完成后，再将基片承载机构9传输到装片装置中进行装片。

S2、纵向导轨3初始位于最左侧，然后第一横向电机2和第二横向电机8分别驱动第一横向滑块19和第二横向滑块18带动着纵向导轨3在基片承载机构9的上方向右移动，直到碎片位置的横向坐标方向上停下。其中，这里所说的横向方向是指图1中示出的沿着第一横向导轨1的方向。

S3、第一纵向电机4驱动第一纵向滑块16在纵向导轨3上滑动至碎片位置停下，此时机械手6已被移动到指定碎片位置的正上方，然后由机械手6将碎片位置处的压片11抓起。

S4、抓着压片11的机械手6在第一纵向滑块16的带动下沿着纵向导轨3朝远离吸尘器7的方向移开至少一个基片的距离，以不妨碍吸尘器7对碎片位置进行操作为标准。其中，这里所说的一个基片的距离是指沿着纵向方向(即纵向导轨3的方向)的基片的长度。

S5、第二纵向电机5驱动第二纵向滑块17在纵向导轨3上滑动至碎片位置停下，此时吸尘器7已被移动到指定碎片位置的正上方，然后由吸尘器7将碎片位置的碎渣清理干净。

S6、吸尘器7在第二纵向滑块17的带动下沿着纵向导轨3朝远离机械手6的方向移开至少一个基片的距离，以不妨碍机械手6将压片11归位为标准。

S7、第一纵向电机4驱动第一纵向滑块16在纵向导轨3上移动至碎片位置停下，此时机械手6已被移动到指定碎片位置的正上方，然后由机械手6将抓着的压片11放置在碎片位置并压好。

其中，对于PVD设备，一般基片承载机构9上设有多个凹槽，用于承托基片，在进行装片时先将基片放入凹槽中，然后再将压片11压在基片上完成整个装片过程，由于压片11上设有磁铁，能够吸在基片承载机构9上的凹槽内，实现压片11的固定。在前道工位进行卸片时需要先将压片11取出，然后再将完整的基片或者大块的碎片取下，然后再将压片11放回原位。而在进行清理碎片时，也是需要先将压片11取下，待吸尘器7将碎片残渣清理完成后再将压片11放回原处，这样压片11也可以重复利用，简单方便。

这样的实施方式下，每个凹槽放置一个基片。在检测到基片存在碎片时，碎片位置即为碎片所在的凹槽的位置。

当基片承载机构9上检测到多个碎片标识时，在清理完该碎片标识对应的碎片后，通过机械手6和吸尘器7继续交替运动工作进行清理下一个碎片标识对应的碎片，直至该基片承载机构9上所有碎片标识对应的碎片全部清理完成。

S8、当基片承载机构9上所有碎片标识对应的碎片全部清理完成后，第一横向电机2和第二横向电机8分别驱动第一横向滑块19和第二横向滑块18带动着纵向导轨3在基片承载机构9的上方向左移动，回到初始位置。

此时，一个基片承载机构9的碎片清理工作完成，该基片承载机构9将被传送到下一工位进行装片处理。然后前道工位卸片后的下一个基片承载机构9会再传送到本工位，继续进行清理。整个清理过程简单方便，同时能够将基片的碎渣清理干净，保证了设备生产的正常进行，避免了碎片的残留导致的该处无法装片、装片后又破碎以及碎片残渣对基片的污染问题，进而提高了设备的产能，保证了镀膜的质量，同时减少了经济损失。其中，一段时间之后，需及时清理底部碎片托盘14里的碎渣，再重新放入。

在可能的实现方式中，为了对基片承载机构9实现翻转功能，以使碎片残渣清理更加彻底，上述的碎片清理装置还包括用于协助碎片清理机构清理碎片的碎片翻转机构，碎片翻转机构与基片承载机构9可拆卸地连接。

其中，碎片翻转机构可以设置在本体21的内部，也可以设置在本体21的外部，与本体21可以直接连接，也可以不连接，只要能够实现基片承载机构9的翻转即可，因此对碎片翻转机构的安装位置以及其与其他部件之间的连接关系并不进行限定，根据实际需要进行设计即可。

在具体使用过程中，上述的碎片翻转机构包括翻转轴12和翻转电机13，翻转电机13的旋转输出轴与翻转轴12固定连接，该翻转轴12与基片承载机构9可拆卸地连接。采用电机驱动翻转，简单方便，提高清理效率。

在一个具体的例子中，以上述的传送装置采用传送带，碎片翻转机构采用设在本体21内部为例，实现上述的翻转功能时，上述传送带的两个传送臂之间的间距为可调节的，例如两个传送臂可以分别连接一个电机，通过电机驱动两个传送臂的移动来实现两个传送臂之间的距离调节。在对应基片承载机构9的位置下方还设有至少一个升降装置(例如升降气缸)，用于调节基片承载机构9的竖直高度。

此时在进行碎片清理操作流程时，在步骤S4中将抓着压片11的机械手6朝远离吸尘器7的方向移开至少一个基片的距离的同时，还需要将纵向导轨3在第一横向电机2和第二横向电机8的带动下回到初始位置(即最左侧)，以给基片承载机构9的翻转留出足够的空间。然后在进行上述步骤S5之前还包括如下步骤：

S41、升降装置带动基片承载机构9向上移动一定高度使之与传送带脱离接触，然后传送带的两个传送臂分别朝远离彼此的方向移动，以给基片承载机构9的后续翻转留出足够的空间。

S42、升降装置带动基片承载机构9向下移动至翻转轴12处(此时翻转轴12是不动的)，然后与翻转轴12固定在一起。

S43、翻转电机13驱动翻转轴12旋转，带动基片承载机构9翻转180°，基片承载机构9上较大的碎片残渣就会掉落于碎片托盘14中。再继续翻转或反向翻转180°将基片承载机构9回到初始位置，然后再进入步骤S5中继续操作。设有碎片翻转机构将基片承载机构9进行翻转，能够将在前道工位中并未取出且在清理时采用吸尘器7不易吸出的较大一点的碎片，在此翻转过程中几乎全部掉落在碎片托盘14中，这样能够使碎片残渣清理更加彻底。

需要说明的是，上述的碎片翻转机构根据实际工艺需要进行选择性设置，一般来说，基片承载机构9上的碎片位置较多，且经过前道工位后还存留较多吸尘器7较难清理的碎片残渣时可以设置翻转装置，以将碎片残渣清理更彻底。而当基片承载机构9上的碎片位置较少，或者经过前道工位后残留的均是吸尘器7能够清理的碎片残渣而较大一点的碎渣残留很少，或者残留的较大的碎渣能够直接自己掉落至下方的碎片托盘14时，则可以不用设置上述的碎片翻转机构，这样也能够简化整体的结构，提高清理的效率。

此外，在完成步骤S8之后，还需要经过如下步骤S9和S10再将该基片承载机构9移动到下一工位：

S9、先将基片承载机构9与翻转轴12的固定分开，然后升降装置带动基片承载机构9向上移动起一定高度，然后传送带的两个传送臂分别朝靠近彼此的方向移动至初始位置。

S10、升降装置带动基片承载机构9向下移动至传送带上，此时传送带再工作，进而将清理碎片后的基片承载机构9传送至下一工位。

为了当基片承载机构9下方的空间不够基片承载机构9翻转时，便于调整基片承载机构9的高度，上述的碎片翻转机构还包括至少一个升降气缸15，该升降气缸15设在翻转轴12的下方，用于驱动翻转轴12的升降。

为了使升降气缸15对翻转轴12进行升降时更加平稳，上述的碎片翻转机构还包括两个连接板20，翻转轴12的两端分别可转动地固定在两个连接板20上，上述升降气缸的数量为两个，两个升降气缸15的升降杆分别与两个连接板20的底部固定连接，用于共同驱动翻转轴12的升降。

具体地，当基片承载机构9下方的空间不够载板9翻转时，在步骤S42和S43之间还包括如下步骤：

升降气缸15驱动翻转轴12带动基片承载机构9同时向上移动至足够基片承载机构9翻转的高度，然后再进入步骤S43进行翻转。当然，高度足够基片承载机构9翻转的情况下可以不设置升降气缸15，或者直接省略此步骤，直接进行步骤S43进行翻转。

当然，上述实现基片承载机构9翻转的具体结构仅是举例说明，实际应用中可以根据需要进行选择，本实施例对其并不进行限定。

在实际应用中，上述整个操作过程全部采用控制装置自动控制，以提高清理效率和准确性。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对实用新型做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。